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建筑技术与建筑本章主要内容：1.建筑结构与建筑设计——重点2.建筑设备与建筑设计3.建筑经济与建筑设计——重点8.1建筑结构与建筑设计要研究结构与建筑的关系，我们须了解建筑物受到的荷载以及荷载作用下建筑物产生的变形和为抵抗这些变形所采用的各种结构形式。8.1.1建筑荷载与自然界所有物体一样，建筑物承受了各种力，最常见的力是地心引力——重力。建筑物的屋顶、墙柱、梁板和楼梯等的自重，称为恒荷载；建筑物中的人、家具和设备等对楼板的作用，称为活荷载。这些荷载的作用方向都朝地心，在这些力的作用下，建筑物有可能发生沉降甚至倾斜。另外还有积雪荷载、风荷载和地震作用力。8.1.2变形和位移荷载作用下的建筑的变形位移通常有弯曲、扭曲、沉降、倾覆、裂缝等。特别值得我们关注的是，建筑构件在力作用下的变形。最主要的变形就是弯曲。图11.1弯曲和失稳8.1.2变形和位移某些材料，如钢筋混凝土梁板是允许出现肉眼难以发现的微裂缝的，当裂缝开展到一定程度，即使构件没有垮塌，但由于它已经不具备需要的抗弯能力了，所以宣告破坏。所以，设计时，要增加构件的刚度，增强构件的抗弯能力。施工过程中，要严格控制裂缝的发生。图8.2稳定8.1.3结构选型1）墙承重结构：通常选用砖或石材作为砌墙材料，因此也叫砖石结构，随着混凝土材料被大量使用，该结构演变为砖混结构。墙承重结构的特点是墙体。墙体既是承重构件，又具有围护和隔墙的作用。墙体承重方式的墙体承重主要有三种：横墙承重体系、纵墙承重体系、双向承重体系。8.1.3结构选型如果上述承重墙体全部采用钢筋混凝土，则称为剪力墙结构，由于其表现被应用在许多高层建筑中。图8.3墙体承重方案8.1.3结构选型2）柱承重结构中国古代的木结构多是柱承重结构，现代的柱承重结构，往往以柱一梁一板组成框架体系，称框架结构，其内外墙仅起围护和分隔作用。框架结构的优缺点：使用寿命长，空间分隔灵活，整体重量轻，刚度相对较高，抗震性能强。但造价高，施工周期较长。适用于大部分建筑类型。砖混结构优缺点：是混合结构的一种，是采用砖墙和钢筋混凝土梁柱板等构件构成的混合结构体系。适用于住宅、办公楼、旅馆等中小型建筑，层数一般不超过七层。8.1.3结构选型剪力墙结构优缺点：的刚度比框架结构要更大，建造高度大。剪力墙不但起到普通墙体的承重、围护和分隔的作用，还承担了作用在建筑物上水平地震力或风力。综合框架结构和剪力墙结构两种结构的特点，形成了一种墙柱共同承重受力的形式，即框架一剪力墙结构，它既有框架结构的灵活空间，又具有较强的剐度。8.1.3结构选型3）屋顶除了平屋顶，建筑中还有其他的各式各样的屋顶。建筑师在结构选型时。往往对建筑的屋顶结构相当重视。(1)桁架：由直线杆件按照几何关系组合成三角形或四边形单元的平面或空间结构。可以实现较大的跨度，整体质量轻巧，广泛应用于桥梁、屋架、线塔等。杆件一般为钢、木或钢木组合。图8.4桁架当前在公共建筑设计中，常用的结构形式，基本上可以概括为三种主要类型，即：混合结构、框架结构和空间结构。框剪、筒体等一、混合结构与公共建筑砌体结构一般指建筑物中枢向承重结构的墙、柱等采用砖、石或者砌块砌筑，梁、板等采用钢筋混凝土或木结构。砖混结构是混合结构的一种，（其他如砖木）是采用砖墙来承重，钢筋混凝土梁柱板等构件构成的混合结构体系。一、混合结构与公共建筑适合开间进深较小，房间面积小，多层或低层的建筑，对于承重墙体不能改动。如：中校、宿舍、小型办公楼等一、混合结构与公共建筑注意事项：承重墙布置均匀、交圈上下层对齐，洞口大小有限大房间在上，小房间在下优缺点：模数空心砖主要规格有190mmX190mmX190mm，240mmX115mmX90mm，240mmXl80mm×115mm。二、框架结构与公共建筑承重与非承重构件分工明确的一种结构形式，空间处理灵活，适用于高层或空间组合复杂的建筑。钢筋混凝土框架钢筋砼（tong，2）钢筋混凝土框架结构是指以钢筋混凝土浇捣成承重梁柱，再用预制的加气混凝土、膨胀珍珠岩、浮石、蛭石、陶粒等轻质板材隔墙装配成。二、框架结构与公共建筑特点：适合大规模工业化施工，效率较高，工程质量较好。 抗震较差。适用高层公共建筑中，如：宾馆、高层办公、6-15层，10层较为经济二、框架结构与公共建筑立面处理灵活空间处理灵活二、框架结构与公共建筑墙厚：柱距：柱网：梁高：梁宽：100、150、200、300等6-9米1/8-1/12h/2-h/3，且不小于200mm二、框架结构与公共建筑其他框架结构我国古代的举架木构二、框架结构与公共建筑其他框架结构钢框架结构二、框架结构与公共建筑其他框架结构钢框架结构三、空间结构与公共建筑三、空间结构与公共建筑（一）悬索结构特点：悬索不承受弯矩不需要模板三、空间结构与公共建筑（一）悬索结构类型单向双向混合三、空间结构与公共建筑（一）悬索结构鞍形的特点观众厅容量相同的情况向，能够获得更好的视线相同条件下，技术经济指标优于其他结构形式使观众厅更有利于音质和空调的处理。三、空间结构与公共建筑（一）悬索结构实例三、空间结构与公共建筑（一）悬索结构实例三、空间结构与公共建筑（二）空间薄壁结构特点：刚度取决于它的合理形状，不需要加大截面尺寸，材料消耗低静载不随跨度增加，厚度可以很薄本身具有骨架和屋盖双重作用三、空间结构与公共建筑（二）空间薄壁结构实例三、空间结构与公共建筑（二）壳体结构实例清华大学大礼堂三、空间结构与公共建筑（二）壳体结构实例罗马小体育宫三、空间结构与公共建筑（二）壳体结构实例三、空间结构与公共建筑（二）折板结构实例三、空间结构与公共建筑（三）空间网架结构特点：可以大大节约钢材材料多为钢制管材三、空间结构与公共建筑（三）空间网架结构实例三、空间结构与公共建筑（三）空间网架结构实例上海体育馆18000人三、空间结构与公共建筑（四）其它空间空间结构充气膜结构实例三、空间结构与公共建筑（四）其它空间空间结构充气膜结构实例庞蒂亚克体育馆世界上最大的体育馆80000人三、空间结构与公共建筑（四）其它空间空间结构充气膜结构实例三、空间结构与公共建筑（四）其它空间空间结构桁架结构实例五棵松体育馆17000多人三、空间结构与公共建筑（四）其它空间空间结构桁架结构实例8.2建筑设备与建筑设计建筑设备包括给水排水，采暖通风与空调以及电力电气等系统。8.2.1给水与排水1）给水系统室内给水系统由管道、阀门和用水设备等组成，除了生活用水，还有消防用水以及工业建筑的工业用水。室内管道的供给来自市政管网，多数的生活用水是经过净化的，并具有一定的水压。对较高的建筑，市政水压不足以供给。所以这样的建筑需设置水泵、水池和水箱等，并通过如稳压、减压等技术来保证所需的供水。消防给水系统是建筑物防火灭火的主要设备，不同的建筑类型、建筑高度、使用对象有不同的建筑防火等级和分类，对消防给水的要求也不同。8.2建筑设备与建筑设计2）排水系统室内排水系统的组成与给水系统相同，室内管道收集的污水、雨水排入市政雨污管网。和给水系统不同的是，排水管道的水压是依靠其自身重力产生的，所以排水管道要有一定的坡度，否则会产生堵和漏。排水系统除了要保证其畅通以外，还必须防止污染，所以，建筑室内排水要求雨污分流、油污分流。一部分的排水还可以经过处理后循环使用，如经中水处理后，这些循环使用的水可用于灌溉、洗车等。8.2建筑设备与建筑设计8.2.2采暖通风与空调1）采暖系统：是由散热器、阀门和管道组成的，根据热媒的不同，管道中有热水、蒸汽等。我国北方地区在寒冷季节需采取集中供暖方式，南方地区的冬天，有的采用局部供暖的方式。2）通风系统是为解决空气中有湿气、余热、粉尘和有害气体的问题，通过风口、管道、风机等设备，排出室内不良空气，输入室外新鲜空气。与水体相似，空气是有压力的，风向总是顺着压力由大（正）向小（负）的方向流动，因此，有效的办法是让室内的不良空气处于负压空间。此外，通风系统往往与消防的排烟系统综合考虑，即平时作为通风换气系统，火灾时转换成为排烟系统。8.2建筑设备与建筑设计3）空调系统：分为集中空调和局部空调，后者较简单，如家用的空调机就是局部空调，而集中空调系统则较复杂，一般由风口、空调机、风管、冷水管、制冷机、热媒等组成。该系统造价高，耗能大，污染排放也较多。设计中尽量不使用空调或少使用空调，以达到绿色建筑的要求。如采用保温隔热的围护结构、低能耗(Low-E)玻璃、节能门窗，还有“呼吸幕墙”等新技术。8.2.3电力电气“电”包括了电力、电气等强电系统以及包括电话、电视、保安在内的弱电系统。8.2建筑设备与建筑设计1）电力电气系统室内电力电气系统包含配线、配电、插座开关、灯具和一切用电设备。我国民用建筑的室内电力电气线路的电压有220V和380V两种，以满足不同电流负载的用电设备。一般民用建筑室内线路多为暗敷，即电线穿套管埋设于墙体和楼板里，在一定的使用区间，设置一个配电箱，并加载短路保护、过载保护等。灯具的设计是室内设计的重点之一，既需有效，还要美观，选择时优先考虑高效节能灯。室内供电来自市政电网，某些重要建筑往往设置自备电源和应急电源，即通过发电机组进行室内供电，满足临时需要。建筑物的防雷也属于电力设计的范畴。建筑防雷是通过避雷针、引下线和接地极等组成的。8.2建筑设备与建筑设计2）弱电系统建筑弱电系统一般包括通信、有线电视等系统。有些还设有安保监控、消防报警、背景广播、智能化系统。随着对建筑节能的日趋关注，楼宇的智能化管理技术也得到了越来越多的应用，如照明节能智能化、电梯智能化、空调智能化等技术。8.3建筑经济与建筑设计8.3.1绿色建筑的概念绿色建筑是指能最大限度地节约资源、保护环境和减少污染，提供人们健康、适用和高效的使用空间，并与自然和谐共生的建筑。绿色建筑还常常被称为“节能建筑”、“生态建筑”、“可持续建筑”，这些叫法包含了“绿色建筑”的主要理念，但并未完整地概括其内涵。1）节约资源：就是在房屋的建造过程中尽量减少资源的使用，力求使资源可再生利用，例如要节约土地、节约用水和其他能源，尽量利用可再生的建筑材料代替不可再生的。所以，在建筑设计时，应努力设法降低建筑占地率．扩大绿化面积，充分利用如太阳能、风能、地热等天然可再生能源。8.3建筑经济与建筑设计图8.13天然能源的利用8.3建筑经济与建筑设计2）保护环境：即减轻环境的负荷，减少污染。人们越来越认识到，建筑使用能源所产生的二氧化碳是造成气候变暖的主要原因，因此，建筑节能已成为建筑设计的主要任务之一，不仅对新建筑如此，对既存建筑的更新也以节能和资源再利用为关键策略。3）健康与回归自然的生活建筑设计应该使建筑的室外空间与周边环境相融合、和谐、互补，做到融于生态、保护生态，同时还要营造出舒适健康的室内空间，不能使用对人体健康有害的建筑材料、装饰材料和家具陈设，不能追求过度的奢华和浪费。8.3建筑经济与建筑设计8.3.2主要经济技术指标1）建筑面积：沿建筑物勒脚以上外墙所围合的各层水平投影面积之和，包括阳台、挑廊、储藏室、设备间、地下室、室外楼梯等。这些建筑物应是层高2.20m以上的有顶盖的坚固性建筑，否则建筑面积的计算需折减。我国某些城市和地区还规定，当建筑物层高超过5m时，建筑面积应再乘1.5。建筑面积是国家控制建设规模、评价建筑经济的重要指标。2）单位造价：也称单方造价、平米造价，是指建筑的每平方米的工程造价，以元／m2表示，是控制和评价建筑工程的投资、经济效益和质量标准的重要指标。它包括土建工程（如墙体、混凝土、门窗、装饰等）和管道设备安装工程，除特殊情况外，一般不包括室外工程和室内的如家具设备等。8.3建筑经济与建筑设计单位造价影响因素：建筑质量标准的高低、建筑村料的价格、劳动力成本、施工能力、工程设计、项目管理等。单位造价的控制：在建筑设计初期需计算确定工程估算和工程概算，待详细的施工图纸完成时，应提供工程预算，工程竣工后，由施工承建单位计算工程决算，以获得准确的单位造价和总造价。3）平面系数与体形系数平面系数，以K表示，其计算公式如下：K=使用面积(m2)／建筑面积(m2)×100%一般住宅建筑的K在65%一85%之间，而公共建筑因需要较多的交通辅助面积，故K较小，约为60%。8.3建筑经济与建筑设计体形系数：用S表示。是指建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值。S值越小．则该建筑越符合节能要求，我国严寒或寒冷地区的S值不大于0.4。因此，从节能观点出发，建筑的体形宜简单、低矮。4）建筑容积率与建筑密度建筑容积率：是指项目规划建设用地范围内的所有建筑物的建筑面积之和与规划建设用地面积之比。建筑容积率是反映建设项目经济性的一个重要指标。用R（%）表示，R值越大，建设用地范围内的可建造面积越大，建筑外部空间就越拥挤。建筑密度：即建筑覆盖率，指项目用地范围内所有建筑物、构筑物的基底面积之和与规划建设用地总面积之比，用D(%)表示，D值越大，即建筑密度越高，可布置的道路、绿化的面积则减小。8.3建筑经济与建筑设计5）绿化率：是指规划建设用地范围内的绿地面积与规划建设用地面积之比（不包括屋顶绿化）。6）建筑红线：也称建筑控制线，是沿街建筑物基底位置的控制线。任何临街建筑物或构筑物都不得超过建筑红线。有时，因城市规划的需要，“建筑控制线”还需后退一定距离，用来安排台阶、建筑基础、道路、广场、绿化及地下管线和临时性建筑物等设施。原来的建筑红线称为“道路红线”，而后退了的控制线称为“建筑退红线”（建筑范围控制线）。7）建筑高度与层高建筑物的建筑高度：是指建筑物室外地坪至建筑檐口或女儿墙顶的总高度。城市规划部门一般会对建设项目的建筑高度有限制。有时则对建筑的层数有限制，称为“建筑限高。建筑某楼层层高：是指该楼层面至上一楼层面的垂直距离。层高与建筑的使用功能、结构类型以及楼面构造等有关。8.3建筑经济与建筑设计8.3.3建筑经济评价影响建筑经济性的因素：如上文提到的结构形式、建筑材料、建筑设备、建筑体形、施工方法以及建筑容积率、建筑密度和绿化率等。合理的设计就是科学地解决各种矛盾．即要选择恰当的结构形式和体形，选用环保健康的建筑材料，运用节能设备，充分利用天然能源和再生资源，以融于环境和保护生态为设计的基本理念，创造未来的建筑、住区和城市。另外，我们在创造绿色建筑的时候要避免误入“绿色建筑不便宜，经济性建筑不绿色”的误区．而应以可持续的态度，着眼未来，对建设成本与回报、项目运营与管理几方面进行综合的评价。